Zakaj Fresnel cona

Fresnel cona - so področja, na katerih površina zvočnih in svetlobnih valov, da izvede izračune zvočnih rezultatov difrakcije ali svetlobo. Ta metoda je bila prvič uporabljena leta 1815 O.Frenel.

zgodovinski podatki

Augustin-Zhan Frenel (10.06.1788-14.07.1827) - Francoski fizik. On je svoje življenje posvetil preučevanju lastnosti fizičnih optiko. Prav tako je leta 1811 pod vplivom E. Malus začel samostojno študij fizike, kmalu začel zanimati za eksperimentalne raziskave na področju optike. Leta 1814 je "ponovno odkril" načelo motenj, in leta 1816 dodali znano načelo Huygens, ki uvaja koncept skladnosti in motenj osnovnih valov. Leta 1818, ki temelji na opravljeno delo, je razvil teorijo svetlobe difrakcije. Je uvedel prakso glede na difrakcijo od roba, kot tudi krožno luknjo. Izvajali poskusi, zdaj klasika, z biprism in bizerkalami svetlobe motenj. Leta 1821 se je izkazalo, da je prejela prečno naravo svetlobnih valov, leta 1823 odprl krožno in eliptično polarizacijo. Pojasnil je, na podlagi valov predstavništev kromatične polarizacije, kot tudi vrtenja ravnine polarizacije svetlobe in dvolomnosti. Leta 1823 je ustanovil zakone loma in odboja svetlobe na fiksni ravno površino med mediji. Skupaj z Jung šteje ustvarjalec optiko valov. Je izumitelj več naprav motenj, kot so ogledala ali Fresnel biprism Fresnel. To velja za ustanovitelja bistveno nov način osvetlitve svetilnika.

Malo teorije

Določimo Fresnelove difrakcijo čim za luknjo poljubne oblike in v splošnem brez njega. Vendar pa je iz vidika izvedljivosti je najbolje, da jo obravnava v krožno obliko luknjo. V tem primeru mora biti vir svetlobe in točke opazovanja, na črti, ki je pravokotna na ravnino zaslona in poteka skozi središče luknje. V resnici, v območju Fresnel lahko prekinil vsako površino preko katere se svetlobni valovi. Na primer, equiphase ploskev. Vendar pa v tem primeru bo prikladno, da bi prekinil luknjo ravno območja. Za to upoštevati osnovne optične težav, ki nam bo omogočilo, da se določi, ne le polmer prvega Fresnel coni, ampak tudi spremljanje z naključnimi številkami.

Naloga določanja velikosti prstanov

Če si zamisliti, da je površina ravnega luknje med svetlobnim virom (točka C) in opazovalca (točka H). To je pravokotna na linijo CH. CH odsek skozi okroglo luknjo središče (točka O). Ker je naš cilj je os simetrije, bo Fresnel območje v obliki obročev. Odločitev se zniža na določanje polmera teh krogov s poljubnim številom (m). Najvišja vrednost se imenuje polmer območja. Za rešitev problema je potrebno narediti dodatne gradnje, in sicer: izberite poljubno točko (A) v ravnini odprtino in ga priključite ravnih črt iz točke opazovanja in izvorom svetlobe. Rezultat je trikotnik SAN. Potem lahko prideš tako, da je svetloba valovanje, ki prihajajo na opazovalca vzdolž poti SAN, opraviti daljšo pot, kot tistega, ki bo CH pot. To pomeni, da je pot razlika CA + AN-CH opredeljuje razliko med se faze valov prenesejo iz sekundarnih virov (A in D) na opazovalni točki. Od te vrednosti je odvisna poseganje valove s položajem opazovalca, in s tem jakosti svetlobe na tej točki.

Izračun prvega polmera

Ugotovili smo, da če je razlika poti enaka polovici svetlobo valovne dolžine (λ / 2) je, svetloba prihaja do opazovalca v protifazi. Iz tega lahko sklepamo, da če bo razlika poti manj kot λ / 2, bo svetloba prišla v isti fazi. Ta pogoj CA + AN-SN≤ λ / 2 po definiciji, je pogoj, da je točka nahaja v prvem obroču, to je prvi Fresnelova zona. V tem primeru je meja razlike krog poti je enaka polovici valovne dolžine svetlobe. Zato ta enačba za določitev polmera prve cone, označen _P1. Ko je razlika pot ustreza λ / 2, bo enak segment OA. V tem primeru, če je razdalja CO znatno presega premer luknje (to je običajno šteje takšne možnosti), od geometrijskih ugotovitev polmer prve cone je opredeljen z naslednjo formulo: P ₁ = √ (λ * SB * OH) / (CO + OH).

Izračun polmera Fresnelove cone

Formula za določanje vrednosti polmerov naslednjih obročev so enaki zgoraj obravnavano, doda le števcu želene številke cone. V tem primeru enakega razliki postane pot: CA + AN-SN≤ m * λ / 2 ali CA + AH-CO-ON≤ m * λ / 2. Iz tega sledi, da je radij želenega območja s številko "m" je opredeljen z naslednjo formulo: P _m = √ (m * λ * CO + OH) / (CO + OH) = ₁ P √m

Če povzamemo vmesne rezultate

Treba je opozoriti, da pri loma - ločevanje sekundarnega svetlobnega vira do napajalnikov, ki ima isto območje, kot _m n = π * ^R2 _m - π * ^R2 _m-1 = π * ₁ P ² = P _1. Svetloba iz sosednjih FRESNEL območja prihaja v nasprotni fazi, saj razlika pot sosednjih obročev po definiciji enaka polovici valovne dolžine svetlobe. Posplošitev tega rezultata sklepamo, da je zlom lukenj na krogih (tako, da svetloba iz sosednjih doseže opazovalca z razliko fiksno fazo) bi pomenilo zlom prstan na istem območju. Ta trditev se lahko izkazal s pomočjo problema.

Fresnel cona za letalom val

Upoštevajte razdelitev predelom odprtine v tanjših plošč enaka območja. Ti krogi so sekundarni viri svetlobe. Amplituda svetlobe prihoda vala od vsakem obroču do opazovalca, približno enaka. Poleg tega je fazna razlika od sosednjega območja v točki H je tudi enak. V tem primeru kompleksne amplitude na opazovalca, kadar so dodani v enem kompleksni ravnini tvorijo del kroga - loka. Skupno amplituda enaka - akord. Zdaj pa razmisli, kako se spreminja vzorec seštevka amplitude v primeru spremembe polmera luknje, medtem ko ohranja druge parametre problema. V tem primeru, če je luknja odpre samo en pas za opazovalca, vzorec dodajanje odsek je predviden obodno. Amplituda zadnjega obroča se zavrti za kot Tr glede na osrednjem delu, tj. K. Razlika pot prve cone po definiciji enaka λ / 2. Ta kot se bo π pomeni amplitude bo polovico oboda. V tem primeru je vsota teh vrednosti na opazovalni točki nič - nič dolžina akord. Če se bodo trije obroči odprla, potem bo slika predstavlja pol kroga in tako naprej. Amplituda v točki opazovanja za sodo število zvonjenj je nič. In v primeru, ko z uporabo liho število krogov, bo enako največjo vrednostjo in dolžine premer v kompleksni ravnini adicijske amplitud. Zgoraj navedeni cilji so popolnoma odprta metoda Fresnel območij.

Na kratko o posameznih primerih

Razmislite redke pogoje. Včasih, rešiti problem države, ki uporabljajo frakcijsko število Fresnel območij. V tem primeru, pod polovico obroča realizirati vzorec četrt kroga, ki ustreza polovici območja prve cone. Podobno meri katerokoli drugo frakcijsko vrednost. Včasih je stanje kaže, da nekateri delno število kuhalnih plošč zaprta in toliko odprt. V takem primeru je skupna amplituda polja vektorja je pokazala kot razlika amplitud dveh nalog. Ko so vsa območja odprte, potem ni ovir na poti svetlobnih valov, bo slika videti kot spiralo. Izkazalo se je, ker ko odprete bi bilo veliko število kuhalnih plošč upoštevati odvisnost emisije svetlobnega vira do točke opazovalca in smeri sekundarni vir. Ugotovili smo, da je svetloba iz območja z večjim številom majhno amplitudo. Center pridobljeno helix je v srednjem obodu prvega in drugega obročev. Zato je polje amplitude v primeru, ko je vse vidno območje manj kot dvakrat kot v odprtem eni prvi disk, in intenzivnost razlikuje za štirikrat.

Fresnel uklon svetlobe

Poglejmo, kaj je mišljeno s tem izrazom. Called Fresnel difrakcija stanje, ko je skozi luknjo odpre več področij. Če bomo odprli veliko obročki, potem se lahko ta možnost se ne upošteva, da se izvaja v približevanju k geometrijske optike. V primeru, ko je skoznje luknje odprte za bistvu opazovalca manj kot eni coni, se ta pogoj imenujemo Fraunhofer difrakcija. On se šteje, da je izpolnjen, če so vir svetlobe in točka opazovalca na zadostni razdalji od luknje.

Primerjava leče cona ploščo in

Če zaprete vse liho ali vse celo Fresnelove območje, na opazovalca, medtem ko je svetloba valovanje z večjo amplitudo. Vsak obroč kompleksni ravnini za pol kroga. Torej, če bi bili odprti za lihe cone, nato pa skupno bo spiralo le polovici krogov, ki prispevajo k skupnemu amplitude "od spodaj navzgor". Ovira na poti svetlobe val, v katerem le ena vrsta odprtih obročev, imenovano območje ploščo. Intenzivnost svetlobe na opazovalca večkrat presega intenzivnost svetlobe na plošči. To je posledica dejstva, da je svetlobni val vsakega odprtega obroča označeno s opazovalca v isti fazi.

Podobno je opaziti s poudarkom svetlobe z lečo. To razliko od plošče, brez obroči niso zaprte in premakne svetlobo v fazi s Tr * (+ 2 π * m) iz krogov, da zaprta območja tablice. Kot rezultat, je amplituda svetlobnega valovanja podvojila. Poleg tega je leča odpravlja tako imenovane vzajemne fazni premiki, ki so v enem samem obroču. To se razširi na kompleksni ravnini polovičnega obsega, za vsako skupino v ravni črti. Kot rezultat se amplituda poveča za Tr roki in vse skupaj kompleksni ravnini spiralni leča razvijejo v ravni liniji.